王丹　李升東　馮波　李華偉　王宗帥　王法宏

摘要：耕作方式是影響小麥產(chǎn)量水平發(fā)揮的關(guān)鍵因素，明確其對(duì)小麥農(nóng)藝性狀指標(biāo)的影響，可為選擇適宜該區(qū)域的高效耕作方式提供理論支撐。本試驗(yàn)設(shè)免耕（NT）、旋耕（RT）、深松（DL）和深翻（DT）四種耕作方式，研究其對(duì)小麥光合性能與產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明：免耕（NT）有利于小麥植株根重密度（DRWD）的增加，旋耕（RT）的小麥根重密度最小，兩地區(qū)（德州和泰安）小麥免耕（NT）和旋耕（RT）處理的根重密度分別相差25.7%和21.7%，差異達(dá)顯著水平;免耕（NT）處理的小麥葉綠素值（SPAD）最高，有助于灌漿后期葉片捕捉更多光能供光合作用所用，從而增加小麥產(chǎn)量;深松（DL）處理能夠顯著增加開(kāi)花期葉面積指數(shù)（LAI=5.4），相反旋耕（RT）處理的開(kāi)花期葉面積指數(shù)最小為3.6，兩者相差33.3%，差異顯著;兩地區(qū)各耕作方式處理的小麥旗葉光合速率（Pn）表現(xiàn)為：NT﹥DL﹥RT、DT和NT、DL﹥DT﹥RT;泰安地區(qū)成熟期小麥干物質(zhì)積累量免耕（NT）處理為22 673.6 kg/hm2，旋耕（RT）處理為18 930.3 kg/hm2，總體表現(xiàn)為NT﹥DL﹥DT﹥RT;從產(chǎn)量構(gòu)成因素看，免耕（NT）和深松（DL）處理更有利于小麥栽培高效輕簡(jiǎn)方式的形成和產(chǎn)量的增加。

關(guān)鍵詞：小麥;免耕;旋耕;深松;深翻;光合速率;產(chǎn)量

中圖分類號(hào)：S512.105.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2019）10-0035-05

Effects of Different Tillage Methods on Photosynthetic

Performance and Yield Formation of Wheat

Wang Dan，Li Shengdong，F(xiàn)eng Bo，Li Huawei，Wang Zongshuai，Wang Fahong

（Crop Research Institute，Shandong Academy of Agricultural Sciences，Jinan 250100，China）

Abstract Tillage method is the key factor affecting wheat yield. The influence of tillage method on wheat agronomic indexes is clarified to provide theoretical supports for selecting efficient tillage method suitable for this region.Four tillage treatments were designed in this experiment as no-tillage （NT）， rotational tillage （RT）， deep loosing （DL） and deep tillage （DT）. The results showed that NT treatment was beneficial to the increase of root weight density （DRWD） of wheat plants， while the DRWD under RT treatment was the lowest; their differences between Dezhou and Taian were 25.7% and 21.7% respectively， which reached significant level. The chlorophyll value （SPAD） under NT treatment was the highest， which was helpful for the leaves to capture more light energy for photosynthesis at later stage of filling， and thus increased the yield of wheat. DL treatment could significantly increase the leaf area index （LAI） at flowering stage up to 5.4， and that under RT treatment was the minimum as 3.6; the difference between them was 33.3% reaching significant level. The flag leaf photosynthetic rate （Pn） under different treatments showed as NT﹥DL﹥RT & DT and NT & DL﹥DT﹥RT in Dezhou and Taian respectively. The dry matter accumulation of mature wheat in Taian area was 22 673.6 kg/hm2 under NT treatment and 18 930.3 kg/hm2 under RT treatment， which showed NT﹥DL﹥DT﹥RT. From the yield components， it could be concluded that NT and DL treatments were more conducive to the formation of efficient and light cultivation and the increase of yield.

Keywords Wheat; No tillage; Rotational tillage; Deep loosing; Deep tillage; Photosynthetic rate; Yield

隨著小麥生產(chǎn)全程機(jī)械化的發(fā)展，各類農(nóng)機(jī)具輪番作業(yè)造成土壤表層不斷在松軟和緊實(shí)之間轉(zhuǎn)換，選擇合適的耕作方式栽培小麥迫在眉睫。Blanco-Canqui[1]、Lampurlanes[2]等研究表明，少、免耕有利于增加土壤團(tuán)聚體含量，進(jìn)而增加表層土壤水分和養(yǎng)分含量，可為小麥高產(chǎn)提供保障。傳統(tǒng)的耕作方式易使土壤形成堅(jiān)硬犁底層、阻礙根系下扎、降低表層土壤團(tuán)聚體質(zhì)量，使之易受風(fēng)蝕，并且最終會(huì)導(dǎo)致小麥產(chǎn)量下降。保護(hù)性耕作采取的少、免耕等措施則易使土壤容重增大從而提高小麥播種質(zhì)量。深松整地是指以打破犁底層為目的，通過(guò)拖拉機(jī)牽引松土機(jī)械，在不打亂原有土層結(jié)構(gòu)情況下松動(dòng)土壤的一種機(jī)械化整地技術(shù)。有研究認(rèn)為深松有利于提高小麥花后干物質(zhì)積累和光合產(chǎn)物向籽粒分配[3]。

干物質(zhì)是小麥光合產(chǎn)物的最高形式，它的積累與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量有密切關(guān)系[4]，因而一直是小麥高產(chǎn)栽培研究的重點(diǎn)，也是揭示小麥高產(chǎn)機(jī)理的重要方面。小麥產(chǎn)量的90%～95%來(lái)自光合作用[5]，開(kāi)花期到成熟期通常是小麥產(chǎn)量形成的重要時(shí)期，該期小麥旗葉的光合產(chǎn)物對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)可以達(dá)到80%左右[6]?；诖耍驹囼?yàn)在德州和泰安兩地區(qū)設(shè)置免耕（NT）、旋耕（RT）、深松（DL）、深翻（DT）四種耕作方式處理，研究其對(duì)小麥根重密度（DRWD）、葉面積指數(shù)（LAI）、干物質(zhì)積累量、葉綠素值（SPAD）、旗葉凈光合速率（Pn）和產(chǎn)量構(gòu)成因素指標(biāo)的影響，旨在篩選出適宜的耕作方式，為實(shí)現(xiàn)小麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)于2017—2018年度在德州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院科技示范園和泰安市岱岳區(qū)馬莊鎮(zhèn)進(jìn)行。德州農(nóng)科院科技示范園土壤肥力為有機(jī)質(zhì)含量9.49 g/kg、堿解氮87.73 mg/kg、速效磷24.72 mg/kg和速效鉀143.2 mg/kg。馬莊鎮(zhèn)試驗(yàn)地肥力為有機(jī)質(zhì)含量12.19 g/kg、堿解氮90.65 mg/kg、速效磷28.12 mg/kg和速效鉀145.9 mg/kg。供試小麥品種為濟(jì)麥44。試驗(yàn)地土質(zhì)為壤土，地勢(shì)平坦，灌排方便。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)置四種耕作方式處理，分別是：免耕（NT）、旋耕（RT）、深松（DL）、深翻（DT）。德州、泰安兩地試驗(yàn)的播種日期分別是10月16日和10月18日，都于次年6月9日收獲。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 小麥根重密度（DRWD） 根重密度是指單位體積土壤中的根干重，用公式DRWD=M/V計(jì)算。其中M是根干重，V是土壤體積。

1.3.2 葉面積指數(shù)（LAI） 采用對(duì)角線取樣法分別于拔節(jié)期、開(kāi)花期、灌漿期隨機(jī)選取三個(gè)點(diǎn)調(diào)查20 cm范圍內(nèi)小麥植株的葉面積，繼而計(jì)算出葉面積指數(shù)。

1.3.3 干物質(zhì)積累量 采用對(duì)角線取樣法分別于返青期、拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期、成熟期隨機(jī)選取三個(gè)點(diǎn)調(diào)查20 cm范圍內(nèi)各時(shí)期具有代表性的小麥植株，剪除小麥根系后放入烘箱105℃殺青30 min，降至75℃烘干至恒重，稱重并計(jì)算每公頃小麥干物質(zhì)重量。

1.3.4 小麥葉片葉綠素值（SPAD） 每個(gè)處理選擇有代表性的小麥旗葉10片，分別于3月15日、3月20日、4月1日、4月26日、5月7日、5月20日用日本美能達(dá)SPAD—502葉綠素計(jì)直接測(cè)定SPAD值，并計(jì)算其平均值。

1.3.5 小麥旗葉凈光合速率（Pn） 于小麥孕穗期（4月14日）、開(kāi)花期（5月7日）、花后15 d（5月23日）選10株長(zhǎng)勢(shì)一致且具代表性者掛牌標(biāo)記。用CIRAS—2型光合作用測(cè)定儀（PP，Systems公司，英國(guó)）于9∶30—11∶30自然光照條件下測(cè)定小麥旗葉凈光合速率。

1.3.6 小麥產(chǎn)量測(cè)定 小麥成熟期各處理分別取3 m2測(cè)產(chǎn)，重復(fù)3次。隨機(jī)取3 000粒（3份）測(cè)千粒重。最終按照籽粒含水率13%折算出每公頃產(chǎn)量和千粒重。每個(gè)處理連續(xù)取20株代表性植株進(jìn)行室內(nèi)考種。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2007整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)并作圖，用DPS 7.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同耕作方式處理對(duì)小麥根重密度的影響

由圖1可知，不同耕作方式處理的小麥根重密度存在顯著性差異，表明耕作方式對(duì)小麥根重密度具有調(diào)控作用。德州點(diǎn)NT處理的根重密度與RT處理的根重密度之間存在顯著差異，泰安點(diǎn)的結(jié)果與此相同。NT處理的小麥植株根重密度最大，說(shuō)明其更有利于根系延伸，適于小麥根系生長(zhǎng);RT處理的小麥根重密度最小。兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)小麥NT和RT處理之間的根重密度分別相差25.7%和21.7%。

2.2 不同耕作方式處理對(duì)小麥葉部性狀相關(guān)指標(biāo)的影響

2.2.1 對(duì)小麥SPAD值的影響 由圖2可以看出，隨著時(shí)間推移小麥的SPAD值呈現(xiàn)由低到高的總體趨勢(shì)。德州點(diǎn)小麥3月15日RT、DL、DT三個(gè)處理間差異不顯著，但與NT處理存在顯著差異;4月10日四個(gè)不同耕作方式處理間差異均不顯著;5月20日DT和DL處理之間差異不顯著，與NT和RT差異顯著。NT處理小麥的SPAD值最高，DL次之，這兩個(gè)處理更能延緩葉綠素的降解，對(duì)灌漿后期小麥葉片有明顯的保綠防衰效果，有助于灌漿后期葉片捕捉更多光能供光合作用所用，從而增加小麥產(chǎn)量，反之降低，RT處理的SPAD值最低。泰安點(diǎn)不同耕作方式處理的小麥SPAD值結(jié)果與德州點(diǎn)相同，NT與RT之間存在顯著差異。

2.2.2 對(duì)小麥葉面積指數(shù)（LAI）的影響 分別在小麥拔節(jié)期、開(kāi)花期、灌漿期測(cè)定不同耕作方式處理的小麥葉面積指數(shù)，結(jié)果（圖3）顯示，NT和DL處理的小麥葉面積指數(shù)差異不顯著，但德州點(diǎn)DL處理能夠顯著增加小麥開(kāi)花期葉面積指數(shù)（5.4），RT處理的小麥開(kāi)花期葉面積指數(shù)最?。?.6），兩者相差達(dá)33.3%，差異顯著。由圖3還可知，泰安點(diǎn)NT處理的葉面積指數(shù)顯著增加。綜合來(lái)看，NT耕作方式處理更有利于小麥葉面積指數(shù)增加，這是由于該耕作方式為小麥生長(zhǎng)提供了良好的群體結(jié)構(gòu)。

2.2.3 對(duì)小麥凈光合速率（Pn）的影響 由表1可見(jiàn)，不同耕作方式處理多為孕穗期的Pn值最大且處理間差異不顯著;開(kāi)花期Pn值略有降低，且DT與其它處理存在顯著差異，其它處理間差異不顯著;花后15 d各處理間差異顯著，德州和泰安點(diǎn)各處理小麥旗葉光合速率分別表現(xiàn)為NT﹥DL﹥RT、DT和NT、DL﹥DT﹥RT，其Pn的最大值比最小值分別多28.77%和37.33%。這說(shuō)明NT和DL均能提高小麥后期旗葉光合能力，對(duì)延緩小麥衰老起到積極作用，可為小麥灌漿期保持較高的灌漿速率奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。

2.3 不同耕作方式對(duì)小麥干物質(zhì)積累量的影響

由圖4可知，兩地不同耕作方式處理的小麥干物質(zhì)積累量呈持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，但增長(zhǎng)量各有不同。德州點(diǎn)小麥成熟期干物質(zhì)積累量NT處理顯著大于RT，說(shuō)明免耕處理更有利于小麥植株干物質(zhì)的積累。泰安點(diǎn)成熟期小麥干物質(zhì)的積累量NT處理為22 673.6 kg/hm2，RT處理為18 930.3 kg/hm2，總體表現(xiàn)為NT﹥DL﹥DT﹥RT。

2.4 不同耕作方式對(duì)小麥產(chǎn)量的影響

由表2可以看出，四種耕作方式對(duì)小麥產(chǎn)量的影響具體表現(xiàn)為NT﹥DL﹥DT﹥RT，NT產(chǎn)量最高，RT產(chǎn)量最低，兩試點(diǎn)的NT比RT分別增產(chǎn)10.92%和5.83%。分析小麥產(chǎn)量構(gòu)成要素可看出，NT和DL處理更有利于增加小麥的單位面積穗數(shù)、千粒重。

3 討論與結(jié)論

曾浙榮等[7]研究北部冬麥區(qū)冬小麥品種籽粒灌漿特性時(shí)指出，千粒重是決定籽粒產(chǎn)量的重要性狀。陳久月等[8]通過(guò)主成分分析和偏相關(guān)分析認(rèn)為小麥的有效穗數(shù)是影響其產(chǎn)量的主要因素，增加穗粒數(shù)是提高小麥單產(chǎn)的突破口。王法宏等[9]研究指出，相對(duì)于常規(guī)耕作，結(jié)合深松覆蓋可以提高土壤的保水能力，少免耕對(duì)作物產(chǎn)量具有積極作用。本研究結(jié)果表明免耕（NT）和深松（DL）能顯著提高產(chǎn)量。有研究認(rèn)為，小麥開(kāi)花以后是產(chǎn)量形成的主要時(shí)期，花后保持較好的群體結(jié)構(gòu)、較高的光合速率、延長(zhǎng)光合時(shí)間和降低呼吸消耗，對(duì)增加小麥粒重、提高經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量具有重要作用。從小麥的產(chǎn)量水平和構(gòu)成要素發(fā)現(xiàn)，翻耕（DT）和旋耕（RT）不利于增加小麥的群體和穗粒數(shù)，對(duì)千粒重影響也不大，這是因?yàn)榉蛐^少（免）耕既不能保障小麥良好的群體結(jié)構(gòu)又不能保障小麥群體的健壯度。本試驗(yàn)結(jié)果與荊奇等[10]的結(jié)果一致。

王法宏等[9]在對(duì)保護(hù)性耕作與光合性狀的研究中指出，深松能改善旗葉光合特性。李友軍等[11]研究表明少耕、免耕覆蓋、深松覆蓋能提高葉片光合作用能力。此結(jié)論在本試驗(yàn)結(jié)果中也有體現(xiàn)，德州和泰安試驗(yàn)點(diǎn)各處理小麥旗葉光合速率表現(xiàn)為NT﹥DL﹥RT、DT和NT、DL﹥DT﹥RT，其Pn的最大值比最小值分別多28.77%和37.33%。SPAD值是衡量植物葉綠素相對(duì)含量或綠色程度的重要參數(shù)，相關(guān)研究[12]表明，SPAD值與葉綠素總量呈顯著正相關(guān)，所以較高的SPAD值能提高光合能力，延長(zhǎng)后期灌漿時(shí)間，提高產(chǎn)量。本研究結(jié)果表明，免耕和深松能延緩旗葉葉綠素的降解，提高葉面積指數(shù)，有利于小麥葉片光合性能的提高。

研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)淺耕相比，深松能提高總根量及促進(jìn)根系下扎，有利于吸收深層土壤中的水分及養(yǎng)分，提高生育中后期的葉面積指數(shù)，提高干物質(zhì)積累速率和增加積累量，最終獲得較高玉米籽粒產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益[13]。此結(jié)論與本試驗(yàn)結(jié)果一致。LAI是作物長(zhǎng)勢(shì)評(píng)估的一個(gè)重要指標(biāo)，利用遙感技術(shù)進(jìn)行LAI模型構(gòu)建和預(yù)測(cè)已有較多研究[14]。在一定范圍內(nèi)，LAI越大光合作用越強(qiáng)，更有利于構(gòu)建合理的小麥群體結(jié)構(gòu)。本試驗(yàn)結(jié)果表明，德州試驗(yàn)點(diǎn)深松（DL）處理能夠顯著增加小麥開(kāi)花期葉面積指數(shù)（5.4），相反旋耕（RT）處理的小麥開(kāi)花期葉面積指數(shù)最?。?.6），兩者相差達(dá)33.3%。

干物質(zhì)是作物光合作用后形成的最終形態(tài)，其積累轉(zhuǎn)運(yùn)及分配是當(dāng)前小麥研究的熱點(diǎn)。有研究發(fā)現(xiàn)，花前和花后干物質(zhì)積累與分配特征在不同小麥品種之間存在差異。干物質(zhì)的積累和分配與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量有密切關(guān)系，干物質(zhì)積累越多，相應(yīng)的產(chǎn)量也越高。本試驗(yàn)結(jié)果表明，泰安試驗(yàn)點(diǎn)成熟期小麥干物質(zhì)的積累量免耕（NT）處理為22 673.6 kg/hm2，旋耕（RT）處理為18 930.3 kg/hm2，總體表現(xiàn)為NT﹥DL﹥DT﹥RT。這與霍李龍等[15]的研究結(jié)果一致。

參 考 文 獻(xiàn)：

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收稿日期：2019-05-14

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2017YFD0301003，2017YFD0201706）;山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2017GNC11106）

作者簡(jiǎn)介：王丹（1993—），女，碩士研究生，主要從事小麥輕簡(jiǎn)化栽培技術(shù)研究。E-mail：1922787800@qq.com

通訊作者：李升東（1978—），男，副研究員，主要從事小麥輕簡(jiǎn)化栽培技術(shù)研究。E-mail：lsd01@163.com